HS-GC-IMS phát hiện các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong bột Cistanche theo các phương pháp xử lý khác nhau

1. Giới thiệu

Cistanche (tên khoa học là Cistanche desticola YC Ma) còn gọi là inch yun, cistanche, là một loài thực vật thân thảo sống ký sinh lâu năm thuộc họ Ledangaceae, phân bố chủ yếu ở Nội Mông, Cam Túc và Tân Cương ở Trung Quốc, là dược liệu phổ biến ở Trung Quốc. Ngay từ "Shennong Materia Medica" của thời Đông Hán, người ta đã ghi lại rằng "cistanche ... Raw Valley." (Peng và cộng sự, 2017) Vì có tác dụng bổ thận tráng dương, bổ huyết sinh tinh, dưỡng ẩm đường ruột… nên có tác dụng chữa thận dương hư, liệt dương do tinh và huyết không đủ, đau lưng mỏi chân, ù tai và khô ruột. và táo bón, v.v., nó được gọi là "nhân sâm sa mạc" (Zhu, Liu, Gao, Wu, & Shi, 2016).

Nghiên cứu cho thấy rằng phenylethanoid glycoside, iridoids, lignans, oligosaccharides và polysaccharides là thành phần hóa học chính của Cistanches (Fu, Fan, Wang và Gao, 2018), chứa nhiều thành phần dễ bay hơi. Ấn bản năm 2020 của Dược điển Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa mô tả cistanche là "hơi khí, ngọt và hơi đắng", tức là, cistanche có mùi đặc biệt (Wang và cộng sự, 2015). Trong Hệ thống phân biệt chất lượng dược liệu truyền thống của Trung Quốc, mùi là một trong những căn cứ quan trọng để đánh giá chất lượng của dược liệu, vì vậy việc nghiên cứu các thành phần dễ bay hơi của Cistanche là rất quan trọng.

Cho đến nay, có hai kỹ thuật chính để phân tích các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong thực phẩm, một là mũi điện tử có thể phân tích thành phần mùi thơm của thực phẩm trong thời gian thực, hai là công nghệ sắc ký có thể xác định chính xác thành phần hóa học (Rusinek và cộng sự, 2021). Trong số đó, thiết bị Mũi điện tử (e-mũi), thường bao gồm một loạt các thiết bị cảm biến điện hóa, công nghệ phát hiện mùi hương điện tử (EAD) ảnh hưởng đến độ chính xác phát hiện của mũi điện tử, và cần phải chọn phát hiện thích hợp của mũi điện tử cho các mẫu phát hiện khác nhau. Thiết bị mũi điện tử (e-mũi) có đặc điểm phát hiện nhanh, độ nhạy cao và phạm vi phát hiện rộng, nhưng do độ tái tạo kết quả hơi thấp nên ứng dụng thực tế bị hạn chế (Rasekh, Karami, Wilson và Gancarz, 2021; Slimani và cộng sự, 2020). Công nghệ sắc ký chủ yếu bao gồm HPLC-MS và GC-MS, v.v., với hệ thống sắc ký lỏng hoặc khí là hệ thống tách, khối phổ là hệ thống phát hiện, thông qua phổ của khối lượng phân tử tương đối và thông tin cấu trúc của hóa chất kết hợp với thu được các chi tiết hóa học, thời gian tiền xử lý mẫu lâu nhưng có độ phân tách cao, độ chọn lọc cao giúp cho kết quả có độ chính xác cao và độ tái lập cao. Hiện nay, cây Nhục thung dung được xác định chủ yếu bằng phân tích HPLC-MS về thành phần hóa học, có rất ít nghiên cứu về hương vị của cây Nhục thung dung. Ví dụ, chiết xuất các chất dễ bay hơi của cistanche bằng phương pháp chưng cất-chiết xuất, và phân lập 24 thành phần hóa học bằng phương pháp GC / MS (Hui, Hou, Li, & Guang, 2003), và cuối cùng được IR và EI-MS phân tích và xác nhận. GC-MS được sử dụng để phân tích các chất bay hơi của chùm hoa Cistanche và cuối cùng đã xác định được 40 hợp chất dễ bay hơi (Qiao và cộng sự, 2012). Việc xử lý trước mẫu của các phương pháp này cồng kềnh hơn, ảnh hưởng lớn hơn đến kết quả thí nghiệm và cần nhiều thời gian hơn để gỡ rối các điều kiện phát hiện ở giai đoạn đầu, vốn có yêu cầu kỹ thuật cao hơn.

Trong những năm gần đây, quang phổ di chuyển ion sắc ký khí (GC-IMC) như một công nghệ phát hiện mới nổi, vì độ nhạy siêu cao, tốc độ phân tích cực cao, đặc tính vận hành đơn giản, dễ dàng, nó đã được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực bao gồm phân tích hương vị thực phẩm, phát hiện hóa chất độc hại. HS-GC-IMS có ưu điểm là hiệu quả phân tích cao và mức độ trực quan cao, đồng thời phân tích tốt các chất dễ bay hơi và bán bay hơi (Zhou, Dai, Guo, Wang và Shi, 2020). Như chúng tôi, Wenjiang Dong et al. phân tích các hợp chất dễ bay hơi trong hạt cà phê nhân bằng công nghệ HS-SPME / GC-MS để xác định chất lượng của hạt cà phê (Dong, Tan, Zhao, Hu, & Lu, 2015). Vì vậy, bài báo này đã cố gắng áp dụng công nghệ HS-GC-IMC để phân tích thành phần hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và dấu vân tay của cistanche được xử lý bằng các phương pháp khác nhau, đồng thời sử dụng phân tích thành phần chính và đánh giá độ tương đồng để phân tích sự khác biệt về hàm lượng hợp chất hữu cơ dễ bay hơi của cistanche được xử lý trong những cách khác nhau, nhằm cung cấp những ý tưởng mới để xác định và phát hiện hương vị của các sản phẩm cistanche được xử lý bằng các phương pháp xử lý khác nhau.

2. Vật liệu và phương pháp

3. Kết quả và thảo luận

Để so sánh rõ ràng hơn ảnh hưởng của các phương pháp xử lý khác nhau đối với các chất dễ bay hơi cistanche,Hình 2b chọn phổ của mẫu (a) làm đối chiếu, và trừ đi xử lý đối chứng của phổ của 4 mẫu còn lại để thu được biểu đồ so sánh sự khác biệt của mẫu. Nếu mẫu là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi thì nền sau khi suy ra là màu trắng, nếu có sự khác biệt giữa hai chất đó, màu đỏ có nghĩa là nồng độ của chất đó cao hơn chất tham khảo, màu xanh lam có nghĩa là nồng độ của chất đó thấp hơn tham chiếu và màu càng đậm thì nồng độ càng lớn. So sánh mẫu a và b, có thể thấy rằng nồng độ các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi chứa trong b cao hơn đáng kể so với a trong thời gian trôi 1,2-1,6 ms. Phân tích cho thấy cistanche có thể giải phóng một số thành phần dễ bay hơi trong quá trình hiệp đồng, làm giảm nồng độ của các thành phần dễ bay hơi được giữ lại trong bột cistanche và ảnh hưởng đến hương vị của cistanche (Yang và cộng sự, 2021). So sánh mẫu a và c, có thể thấy rằng thời gian trôi nằm trong khoảng 1,4–1,6 ms, và sự chênh lệch nồng độ giữa các mẫu là khác nhau. Việc phân tích là do tính chất hóa học hoặc vật lý của một số chất dễ bay hơi đã bị thay đổi khi sàng được nghiền bằng máy nghiền siêu mịn (Zhao và cộng sự, 2009), làm cho nó không ổn định và dễ bị bay hơi và mất mát trong quá trình bảo quản hoặc vận hành (YBLi, Li, Liu và Lu, 2020), dẫn đến giảm nồng độ các chất bay hơi còn lại. Từ biểu đồ so sánh sự khác biệt của mẫu d và e, có thể thấy rằng sự khác biệt giữa bột cistanche bột và bột thịt mềm và bột cistanche hấp nói chung là như nhau, nhưng trong khoảng thời gian lưu 1 0 {{ 7}} - 200 giây và thời gian trôi 1,0–1,3ms, có sự khác biệt đáng kể về nồng độ chất dễ bay hơi của chiết xuất nước cistanche và chiết xuất rượu cistanche, và các chất dễ bay hơi của chiết xuất nước cistanche chủ yếu tập trung gần thời gian lưu 1,0ms và nồng độ cao, trong khi các chất dễ bay hơi của chiết xuất rượu cistanche bị phân tán và cao hơn một chút. Có thể phân tích rằng trong quá trình chiết xuất cistanche từ etanol, do “độ tan trong pha tương tự nhau” nên có thể có các chất bay hơi không tan trong etanol bị mất đi trong quá trình chiết xuất, dẫn đến nồng độ một số chất bay hơi thấp hơn (Xu và cộng sự, 2014). Cũng có thể do bản thân etanol dễ bay hơi nên trong quá trình cô đặc có những chất bay hơi cùng với etanol làm cho nồng độ thấp hơn. Mặt khác, các chất chiết xuất từ ​​nước Cistanche có thể bị mất trong quá trình lọc do thực tế là một số chất dễ bay hơi không hòa tan trong nước hoặc không hòa tan trong nước, dẫn đến nồng độ phát hiện cuối cùng thấp.

3.2. Xác định các thành phần dễ bay hơi từ cistanche được xử lý bằng các phương pháp xử lý khác nhau

Cistanche đã được phát hiện có chứa 49 hợp chất dễ bay hơi, chủ yếu bao gồm tinh dầu, 17 phenylethanoid glycoside (PhGs), và 10 iridoid đã được xác định (Xu và cộng sự, 2014). Hui và cộng sự. đã sử dụng phương pháp GC / MS để xác nhận rằng dầu dễ bay hơi cistanche chứa 24 chất hóa học, chẳng hạn như 3 aldehyde, 2 phenol, 3 rượu và 3 xeton, và eugenol là thành phần chính của dầu dễ bay hơi cistanche (Hui và cộng sự, 2003).